中国汽车技术的现状和未来

例如:清洁能源、汽车电子等,1500字左右,请标明所引用的参考文献

1. 汽车制造业

(1)典型的跨国产业

做为各行各业的装备、做为交通工具、做为家庭的耐用消费品,汽车的历史只有百年,但全世界现已拥有汽车6亿辆以上,平均不到10人一辆汽车。美国等发达国家,更是乘着汽车轮子快速发展。突飞猛进的信息技术让世界步入了信息化时代,互相之间联系更紧密了,地球显得小多了,经济全球化已不再是学者们的预言,而是现实。WTO给予全球化的经济往来以通行的"游戏"规划,越来越多的国家感到,本国经济的状况,与全球经济的景气度息息相关。

几年前的亚洲金融危机,使多数国家受到波及。美国连续几年的经济繁荣又使很多国家借势发展,如今美国经济增长率明显下降,其负面影响也将是全球性的。

做为典型的跨国产业-汽车制造业;对经济全球化的形成发挥着重要作用。汽车业不仅大规模的进行海外投资,近几年更是跨国购并,强强联合,屡见不鲜,纷纷组建跨国公司,如轰动全球的"戴姆勒----克莱斯勒"跨国公司就是几年前应运而生的。组建跨国公司的目的就是为了实现资源共享、优势互补和低成本规模效应。而当美国经济渐入衰退之时,地处大洋彼岸德国的戴姆勒---克莱斯勒跨国公司总部也不得不宣布,今后三年内裁员2.6万人,跨国公司理所当然地首先受到跨国影响。显然,做为典型的跨国产业,全球汽车制造的组织方式正在发生根本性变化。与汽车制造和销售的全球化步伐相一致,汽车零部件的全球采购体系也在进一步发展。面对日益发展的贸易和投资自由化形成的新的竞争形势,脱离全球汽车工业分工的大格局,在封闭状态下发展一国汽车工业很难有出路。技术引进和坚持不懈的国产化努力,在国内市场得到很好保护的情况下,可以发挥替代进口的作用。但由于全球范围规模经济的优势,无法在任何一个国家的内部市场实现。因此,做为典型的跨国产业,各国的汽车工业应该尽可能溶入全球汽车工业的分工体系中,通过参与全球竞争而不断提高国际竞争力。

(2)颇受瞩目的中国汽车业

无论从经济全球化的趋势,还是从汽车业是典型的跨国产业的特点来看,中国汽车业的生存与发展,同国内外汽车需求市场和世界汽车发展的走向密不可分。

不论美国,还是欧盟,在我国入世的谈判中,与中国的主要争论的焦点之一就是有关汽车的条款。随着汽车业大规模重组、兼并的继续,人们预计到2005年将形成5-6个跨国大集团控制全球汽车业的格局。因此,发达国家把现在唯一剩下的全球最大的汽车潜在市场-中国,视为他们全球汽车发展战略的必争之地,对中国汽车业颇为关注,他们通过直接投资和国际贸易来推行他们的竞争策略。

中国的汽车制造业从卡车起步。普档的中重型卡车的规模已名列世界前几名,且比较适于中国的国情需求。而轿车起步较晚,且规模不大,跨国公司看好的中国这个世界最大的潜在汽车市场,所指的是中国的轿车市场,尤其是家庭用轿车市场,对于中国汽车业的卡车的比较优势,轿车的巨大市场潜力,国内各界更是极为关心、关注。

汽车业的产业关联度大,对经济的带动性强,对整个国民经济有波及效益和导向作用,颇受各方重视是必然的。

中国的卡车制造业有经济规模,有较完善的国内市场营销体系,只要坚持自主开放发展,中国的一汽、二汽有可能成为亚洲数一、数二的卡车制造商,,而轿车业的发展潜力很大,据分析,我国的家庭年收入达8-10万元以上时,家庭对轿车的需求会明显增加。目前,全国年收入9万元以上的家庭已达700万户左右,2005年将达4000万户以上。届时,即使只有5%的家庭购车,一年的轿车需求量也将达到200万台。去年在全国七大城市进行抽样调查,约70%家庭表示今后五年有购车意向。2000年我国汽车总销量为208万辆,其中轿车只有61万辆,约占汽车总销量的30%,而发达国家的汽车总销量中。70%以上为轿车。我国的轿车潜在需求量极大。

我国政府制定的第十个五年计划中,已经明确载明:要发展经济型轿车,支持重点改造汽车工业,鼓励轿车进入家庭,要提高汽车及关键零部件的制造水平,要积极发展高效节能、低排放的车用发动机和混合动力系统。

当然,如何促进潜在的巨大市场成为现实的大市场,要靠长期的不懈努力,当前正在大力规范汽车消费环境和使用环境,而为了满足不断变化的对轿车的多样化、个性化的需求,轿车制造企业也正在制定发展战略和中长期规划,进一步扩大国际战略合作,加快开发符合中国的不同用户的不同需求的各种轿车。包括卡车、轿车及其它乘用车、商用车在内的整个中国汽车业,在加入WTO、不再受政府格外保护之后,必将经受汽车业这种跨国产业的激烈竞争和大规模重组的考验,而成为全球汽车业的一部分,中国汽车业成为制造环节的强者是可能做到的,而在产品开发环节和营销环节取得长足进步则需要较长时间。

2. 中国汽车铸造业概况

1. 年轻的产业

从总体而言,作为有数千年铸造历史的铸造古国,中国的汽车铸造业却只有四十几年的历史,如此年轻的中国汽车铸造业,基本上是在计划经济体制下建立起来的隶属主机厂的自给自足式的铸造厂。这也是由于汽车工业本身就是中国的新兴幼稚产业,全社会能为汽车工业协作供货的能力、水平,在当时极为有限。因此,汽车铸造厂当年的"大而全,小而全",亦属不得已而为之。汽车铸件比传统产业的铸件复杂,质量要求较高,供货节拍较快,因此,须采用具有一定水平的较高生产率的铸造设备、设施,资金的投入也较高。但由于隶属主机厂,又不是主机厂的主体专业,所以,所能安排的实际投入又是很有限的。即使引进了某些国外设备,也因资金有限只能引进部分主要设备,而无能力引进全套设备,从而导致了铸造专业厂比同样隶属于主机厂的机械加工、装配等专业厂的技术水平要落后,生产效率要低,往往成为制约主机?quot;瓶颈"。在艰难的渡过了起步阶段之后,中国汽车铸造业面临其用户-汽车业对铸件的越来越高的要求,面临社会对铸造业越来越严的要求。为了实现可持续发展战略,必须使汽车达到节能、环保的目标。因此,汽车要努力提高燃料的经济性,要严格控制排放。为达到这样的目标,减轻汽车自重是重要措施,为使汽车减轻自重,便要求汽车铸件必须轻量化、精确化。对汽车铸件的轻量化、精确化的要求,给我国汽车铸铁件的铸造工艺水平、设备与模具的水平和铸造原、辅材料的水平的提高,形成了巨大的压力。而我国汽车铝铸造,只是近几年随着轿车工业的兴起才刚刚开始,汽车镁铸造几乎要从零开始。足见我国汽车铸造业压力之大。另一方面,社会已经再不能原谅铸造业这个能源消耗大户和污染大户的放任自流。对资源的保护,对环境的保护已是大家的共识。我国汽车铸造业必须走高效、节能、节材、环保之路,走绿色铸造之路,别无选择。年轻的中国汽车铸造业任重道远。

2. 几种典型汽车铸件

(1)缸体

汽车上最重要、最复杂的铸件位于汽车的心脏-发动机上。为防止汽车有"心脏病,发动机上的主要铸件的质量尢为重要。缸体便是发动机上最大、最复杂的铸件,其壁厚最薄处往往不到3mm,大多用高强度灰铸铁铸造,也有用蠕墨铸件的,由于汽车轻量化的进展,采用铝合金的也越来越多,国外有的汽车制造厂家甚至开始考虑用镁合金铸造缸体。生产缸体所用的铸造方法因材质不同,因各厂条件不同有多种选择,包括湿砂造型中的气冲造型,静压造型,高压多触头造型、无箱挤压造型、震压造型等。对于铸铝缸体,则采用压铸、低压铸造,国外还采用消失模铸造、挤压铸造(用铝基复合材料的予嵌缸套),以及半固态铸造等,还有采用砂型铸造的(如DISA造型工艺)。

目前,对铸件材质的缸体而言,应用最广的仍然是湿砂造型,尤其是气流予紧实的静压或气冲造型的出现,更体现出很多优越性-能耗低、噪音小、污染少、效率高、运行可靠。近来,国外设备制造厂家对造型机又不断改进,先后已出现气冲加压实,气流增益气冲加压实,静压加压实、主动多触头压实、成型挤压、压实等改进方式,使砂型硬度更加均匀化。随着大功率半导体元器件及计算机、微电子技术的发展,采用电伺服系统代替造型线惯常所用的液压,气动驱动,使造型线节拍进一步加快,并且运行可靠性大大提高,同时明显的简化了液压控制系统,使维护保养工作量也相应在减少。造型线采用双筒式落砂机,则可使铸件和浇冒口在落砂的同时得到予清理。造型线的浇注往往制约全线的开动率,应采用自动浇注设备。有的厂家采用气压浇包和接触式浇注工艺,有利于节约铁水,保证质量和保护砂箱。浇注过程中采用随流孕育的较多,有的采用型内孕育与过滤相结合。

缸体是采用砂芯最多的铸件。除了水套砂芯薄而复杂,依各厂条件不同,分别采用冷芯盒制芯,热芯盒制芯或壳芯制芯外,其它的砂芯-包括曲轴箱砂芯、缸筒与顶端砂芯、前、后端面砂芯等大多采用冷芯盒制芯,以保证尺寸精度和节能,冷芯盒应用越来越广泛。冷芯盒制芯以ISOCURE 三乙胺硬化法居多(新近,美国又开发出更先进的ISOMAX),SO2法硬化有其优点。而温芯盒制芯法则是节能和环保两种优点兼而有之,加强制芯单元的密封和通风很有必要。而开发和应用无毒、无污染的环保型树脂粘结剂则更显重要。为提高铸件内表面质量和内腔清洁度,砂芯应涂料。用水基涂料取代醇基涂料有利于防污染。涂料后采用微波烘干则节能、效率高。采用Key--core工艺,利用砂芯上开设的工艺孔,二次填砂固化,使多个砂芯组合为一个整体组合砂芯,然后整体涂料、烘干,这样铸件尺寸精度可大大提高,总体尺寸误差可<0.3mm。采用计算机控制的"制芯中心"可使全部制芯过程实现自动化。缸体的砂芯甚多,为了减少芯砂对型砂性能的影响和加强环境保护,应大力推行芯砂再生回用,尤其采用热法再生,可使石英砂经焙烧相变后,高温膨胀率大为下降,用这样的再生砂来制芯,比新石英砂更能保证铸件质量,再生砂的使用也降低了生产成本。

缸体造型所用的型砂,其混砂设备有碾轮式、摆轮式、叶片式等混砂机。有的厂家采用双盘碾轮式连续混砂机,有的采用逆流转子式混砂机,混砂效率都较高,同时安装有型砂性能在线控制仪来保证混砂质量。在型砂系统中,尚有旧砂磁选设备,砂块破碎设备和筛分设备及旧砂冷却设备来保证回用旧砂的质量。同时对新砂、煤粉、膨润土等添加材料,准确定量,按工艺确定的比例给料,并根据实时控制的数据随时调整加水量,确保型砂性能。也有采用对全系统型砂的性能进行闭环实时控制的或型砂质量计算在线专家系统控制的。应注意,型砂系统的型砂周转量较大,惰性较强,型砂性能的调整应以趋势来判断,采用有预见性的调整措施,以保证型砂系统的质量稳定。为了环保,应着手旧砂再生和废砂的综合利用。

对于铸铁材质的缸体,所用的熔炼设备大多为冲于炉-感应炉双联熔炼,也有采用感应炉-感应炉双联熔炉炼的。用电弧炉做为保温炉的在减少,而变频感应炉作为保温炉的在增加。为了节能和环保,冲天炉宜采用水冷热风除尘冲天炉,热风可能提高铁水温度与质量及熔化率。用具有高发热值的铸造焦取代冶金焦对提高铁水温度,保证铁水质量,提高熔化效率是很必要的。炉料的予净化处理是必须的。冲天炉的熔化过程控制可采用微机等散式控制系统,冲天炉熔炼铁水的检测采用测温仪、碳当量检测仪和化学成分直读光谱仪等。清洁、长寿命的耐火材料有利于提高冲天炉炉衬寿命和环保。冲天炉熔炼的废渣的综合利用有利于减少排放污染。

缸体铸件经去除浇冒口后,在清理线上磨各面,然后经鼠笼式抛丸室清理。对于多品种缸体宜采用夹持式高效抛丸清理机进行抛丸。然后手工对缸体逐个精整及吹净水套内腔残留物。经尺寸检查,气密性试验,铣加工定位点及终检后进行涂漆或其它防锈处理,成为用户要求的合格缸体铸件。

(2)缸盖

缸盖也是汽车上既复杂又关键的铸件,发动机的燃烧室、进气口、排气口都位于缸盖上。缸盖的材质可以是高强度灰铸铁或蠕墨铸铁,但应用最广的还是铝合金缸盖,而镁合金缸盖在国外也开始使用。缸盖的铸造方法较多,诸如:砂型铸造、金属型重力铸造、低压铸造,国外还包括消失模铸造、压铸(采用Douler砂芯等)和新兴的半固态铸造等。

今以金属型重力铸造铝缸盖为例。缸盖的外形皆由金属模具形成,可采用计算机自动控制金属模的模温,部分内腔由砂芯形成,砂芯的制造工艺与前述缸体的制芯过程基本相同,主要是芯砂粘结剂和砂芯涂料不同。

铝合金熔化可采用反射炉,但氧化、吸气严重,烧损大、温度难控、浪费能源、污染环境。采用感应电炉时,铝水在炉内的翻腾有利于成份均匀化,但感应炉磁场对测温仪有干扰,感应炉的维修较难。值得广为采用的是连续高效燃气炉,可实现炉料预热,连续熔化、成份均匀、温控制精确、节约能源,适于大量生产。应注意炉料要洁净,除用一般的铝液精炼,变质处理方法外,可采用铝合金熔剂喷吹综合处理装置-使精炼、变质、晶粒细化一步完成。缸盖的传统浇注方式为底注式,便于铝液的平稳充型。现在多采用顶注式,与模具的冷却系统相配合,更利于顺序凝固的形成,从而显著的提高铸件的致密性。浇注过程中模具的的排气要通畅,多采用自动浇注-包括单机式,双机组式以及多机组直列式。而多工位转盘式浇注机适合大批量生产,但投资大。多机组旋转式浇注机则投资较少。用长效锶变质剂时,采用定量保温浇注炉效果更佳。铝液质量的现场检验多采用测氢仪和直读光谱仪等。金属模具的维护保养很重要,可定期用喷射小颗粒干冰的方法来清除模具的积垢,此法简便易行,不污染环境。

浇注后的铝缸盖铸件在清理线上锯掉浇、冒口、铣平面、经渗漏试验后,往往经粗加工和铣加工定位点之后再发往用户。
采用低压铸造铝缸盖的厂家也比较多,而用电磁泵低压铸造工工艺,可改善铸件材质的金相组织和机械性能。

(3)变速箱壳体

卡车变速箱壳体材质多为灰铸铁,也有用蠕墨铸铁的。普遍采用砂型铸造。而轿车变速箱壳体,则是典型的大型、复杂的薄壁壳体铸件,材质多为铝合金,采用镁合金的正在增加,一般都采用压铸工艺。为提高压铸件质量,可采用低速中压填充压铸,双压射冲头压铸,真空压铸、加氧压铸等。压铸生产中的喷涂料、浇注和取件都是自动的,并且有校正压铸机和铸件成形状况的在线检测装置。

变速箱壳体所用铝合金的熔化和精炼与前述的铝缸盖基本相同。压射参数对压铸件气孔的影响颇大,必须合理调整之。采用闭合压射结束时间控制系统。可实现无飞边压铸。压铸件质量的检测可采用X光探伤,超声波测试等。压铸模具的材料的延性和韧性对防止压铸模热裂和龟裂十分重要。改善模具工作状态良好的操作与保养都有助于延长压铸模的使用寿命。国外近来开发的半固态镁合金压射成型技术,可使镁合金充填平稳,不紊流,防止氢气卷入,避免合金---铸型间反应,是注塑成型与压铸成型的复合工艺。

(4)进气歧管

进气歧管的不规则的变截面的进气道内腔形状一直是汽车铸造业的难题。而近年来发动机电子喷射技术的发展,使进气岐管更加复杂。因此,很多厂家选择消失模工艺作为进气歧管的铸造方法是理所当然的。卡车用的进气歧管多为灰铸铁,普遍用砂型铸造。而轿车的进气歧管材质为铝合金,所采用的铸造方法包括消失模铸造、金属型重力铸造。

采用消失模工艺铸造铝进气歧管,其熔化及精炼过程与本文前述的缸盖的铝合金熔化及精炼一样。要采用小粒径的EPS珠粒,以保证予发泡和成型。成型模片的胶合必须按工艺规定进行。装配好的消失模模样的涂料工艺很重要,要控制好涂料的性能和涂层厚度,这对浇注时模样热解产物的排除,对铝液的充填速度和消失模铸件的质量至关重要。涂料烘干后的模样经填充干砂,震实后即可浇注。所获得的消失模进气歧管铸件在消除冒口之后,还应做渗漏检查,如有渗漏,可按合同规定进行浸渗补漏。

(5)排气歧管

由于汽车发动机的排气温度较高,因此,排气歧管材质基本上是灰铸铁、球墨铸铁或或蠕墨铸铁。排气歧管也是形状较复杂的薄壁铸件。多为砂型铸造,也有采用消失模铸造的。今以球墨铸铁材质的砂型铸造的排气歧管为例。其造型与制芯过程与前面所说的缸体造型、制芯工艺基本相同。

在球铁熔化方面,很多厂家采用冲天炉-感应炉双联熔炼。为保证球铁质量,除了采用球铁用生铁、采用铸造焦之外,还应对冲天炉的出炉铁水进行脱硫处理,多采用氮气多孔塞底吹脱硫包连续脱硫,采用抗潮、防爆的颗粒状脱硫剂。球化处理多为盖包法,近来已将冶金行业的包芯线法引入铸造业作为球化处理工艺。这对提高球化合金的吸收率、稳定球化质量,降低成本、减少环境污染都是有利的。孕育方式则以随流孕育居多,也有采用型内球化和型内孕育的,还有采用珠粒状球化剂的,可延长球化剂失效时间,并可随时补加球化剂,以保证铁水的球化状态。国外还有采用脱硫-球化-孕育一次完成的新工艺,可减少镁和孕育的消耗,提高球化率、节能。炉前的碳当量检测,快速碳、硫测定和快速金相分析对控制球铁铁水质量是很重要的。

排气歧管为铸态球墨铸铁件,无需热处理,对球铁铸件的球化率的检测,可采用超声波法。
由于蠕墨铸铁有良好的耐热疲劳性,因此很适于生产排气歧管。严格的化学成分控制和良好的蠕化剂,是稳定生产蠕铁铸件的关键。

(6)曲轴、凸轮轴

由轴、凸轮轴是典型的汽车轴类铸件,属既要求韧性、耐疲劳性、又要求在摩擦副部位的表面具有耐磨性的高速回转运动的厚断面汽车铸件。所用材质多为球铁。包括奥贝球铁。凸轮轴材质有时还用合金铸铁,激冷铸铁或合金钢。所用造型方法,除了各种砂型铸造方法外,采用壳型(包括铁型覆砂)铸造的很多。也有采用自硬砂造型和消失模铸造的。

(7)活塞

活塞顶部是发动机燃烧室的一部分,活塞的圆柱面通过活塞环紧贴缸筒内壁做高速的往复运动。活塞是形成发动机动力的关键汽车铸件。其材质为铝合金,包括纤维增强复合材料铝合金。铸造方法包括金属型重力铸造、低压铸造、挤压铸造等。

(8)车轮轮毂

车毂是回转运动类的汽车铸件,轿车车轮轮毂材质为铝合金。有几种铸造方法-低压铸造、挤压铸造(包括旋转式垂直挤压)、金属型重力铸造、差压铸造等。
当然,汽车上的铸件的种类很多,不一一列举。近年来,国外很多种轿车铸件开始采用镁合金,以适应汽车轻量化的要求。这些镁合金铸造包括:离合器外壳、变速箱外壳、变速箱上盖、发动机罩盖、方向盘骨架、座椅骨架、仪表盘骨架、车门内板、轮辋、转向支架、刹车支架、气门支架等,甚至还有缸盖和缸体。

3.方兴未艾的铝、镁铸造业

参考资料:http://www.c-cnc.com/mj/news/news.asp?id=6559

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第1个回答  2009-03-08
第2个回答  2009-03-08
\(^o^)/~O(∩_∩)O~呵呵我也不知道啊
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